CSMA/CD协议最小帧长的思考

回顾CSMA

CSMA协议的三种坚持：

1-坚持
非坚持
p-坚持
概念理解，过程弄清楚就不是问题了，这是概念，计算基本无从谈起。
但是CSMA/CD协议，我想很多人和我一样对于最小帧长，争用期，二进制指数退避算法的应用是有一些困惑的。也因此，这是出数字计算的出题点。

本篇便是对这部分知识点的归纳总结。

CSMA/CD的流程

首先，需要建立的认识是：采用此协议的网络，无法进行全双工通信。
具体的工作流程简称为十六字真言：

先听后发 边听边发，
冲突停发 随机重发

详细说来，过程如下：
1）适配器侦听到信道空闲，开始传输帧。如果侦听到信号忙，则持续等待，直到信道空闲为止。

2）传输过程中，检测来自其他适配器的能量，如果这个适配器传输完了整个帧，且未检测到来自其他适配器的信号能量，则表示OK.否则，就要严阵以待，停止传输帧，马上传输一个48bits的拥塞信号。

3）停止以后，用的是一种称之为截断二进制指数退避算法的东西等待一个随机时间后再开始1)

最小帧长

重点是对最小帧长的理解
如果只是想解题，把这个知识点当作一个记忆点即可：以太网的最小帧长是64B，这在一些题目中是默认的知识点。

这里考虑最长的被发现冲突的时间:假设从A到B传播时延是t，那么2t时候才能被A或者B感受到冲撞。
那么小于2t内发送的数据的帧长无法检测，为什么呢？
因为冲撞信号发回来需要2t，但是发回来时，下一帧已经发送了，所以，你这个碰撞信号是谁的，搞不清。另外，必须认为冲撞了的信号就失效了。不然，你会认为冲撞就冲撞啊，反正数据还能发，实际不是这样。

update:
上面很粗略的表达了一下，刚刚做每日功课的时候想到该用一个更形象的故事表达这个过程。

首先需要建立一个印象：两个结点的数据碰撞时会boom一下爆炸掉，数据被毁坏，已经不是可用的了，因此，碰撞一发生，数据必须得重新发送。这个很自然吧！但是不建立这个基础，有些地方会觉得很卡，这是我出去散步时候想明白的，没有看到权威的说明，但对我来说是最好的解释。

OK,回过来说最小帧长问题。有了上面的共识，我们设想了一个这样的故事：将发送的数据离散化，或者说量子化，也即把数据变成一个个的人。
场景如下：一条很宽的河流上方我们搭了一个钢索，人们过河需要通过钢索滑行过去。每次只能过去一个人，无论正向还是反向。河流的两边分别定义为A,B。从A到B和从B到A用时相同，均为τ\tau。为了真实模拟我们还得假设故事发生在一个黑夜，双方看不见对方，只能通过信使来告知结果。比如把一个人从A发送到B,A如何知道这个人已经顺利发送过去了呢？需要在A到达B后，马上send一个信使告诉老家A，他已安全抵达。这个信使也是需要同样的时间τ\tau才能回到A告诉A，上一个人到了，于是A可以继续发送下一个人了。如果A这边发送一个人，B同时也发送一个人，这两个人会在河流的中央炸成一朵烟花，消失在黑夜里。这样的碰撞事故如何被A，B知道呢？事故一发生，会自动生成两个信使，分别回去告诉A,B。也就是事故发生时间是在τ2\tau \over 2,信使回去告诉A,B,也用时τ2\tau \over 2。因为中间比较特殊，提出来看一下。那么如果事故发生不是在中点，A,B知道事故发生的时间又是怎样的呢？是不是离得越远，知道的越慢？对的。因为信使传回消息来，需要时间。恰好，事故发生地点离自己越远，表示自己这方发送的人已经走了越久，所以，一方知道事故发生的时间最长是在对方家门口。
也即，A发送一个人过去，都到B了，B看不见啊，刚好发送一个人，迎头撞上，又是一朵烟花，消失了。变成数据，也是要重发的。

那么最小帧长是从哪里冒出来的呢？

这么想，人是连续发的。在事故发生之前，A一直在发送人，等信使恰好回来，其实已经发送了好几个人上去，然后知道了，第一个人炸没了，这一组都得重发。需要仔细考虑的是A如何确认自己可以安全发送下一组了？是不是上一组发完，信使没有回来报告出事了对不对？如果都已经发完了一组，现在在发下一组呢，信使回来说，刚才爆炸了，你说A怎么判断这是上一组的事故还是这一组的？判断不了对吧！于是引起了一个最小帧长的概念，要能判断事故发生是属于谁的，好进行下一步的安排。因此，恰好能判断的边界是：发生在B门口的爆炸事故传回到A,2τ2\tau时间内，发送的人数。这一组人数更多一些，肯定能知道出事的正是当前组。

对应到数据帧，便是最小帧长。2τ2\tau还有其他的别名，争用期什么的。不必管，背后的逻辑非常的生动。
望你也有所体会~
至于为什么这个协议不能进行全双工通信，很明白了吧，两个站之间不能同时进行，否则会炸！

对于10Mb/s的以太网，争用期是51.2μs51.2\mu s,最小帧长便是512bits,也就是64B，明确无误。
以上。